Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Микроструктура дисперсных грунтов юга Восточной Сибири и сопредельных территорий
ВАК РФ 25.00.08, Инженерная геология, мерзлотоведение и грунтоведение
Автореферат диссертации по теме "Микроструктура дисперсных грунтов юга Восточной Сибири и сопредельных территорий"
На правах рукописи
ВАШЕСТЮК ЮЛИЯ ВЛАДИМИРОВНА
МИКРОСТРУКТУРА ДИСПЕРСНЫХ ГРУНТОВ ЮГА ВОСТОЧНОЙ СИБИРИ И СОПРЕДЕЛЬНЫХ ТЕРРИТОРИЙ (НА ПРИМЕРЕ КЛЮЧЕВЫХ УЧАСТКОВ)
Специальность 25.00.08. - инженерная геология, мерзлотоведение и грунтоведение
Автореферат
диссертации на соискание ученой степени
кандидата геолого-минералогических наук
Иркутск - 2014
005546165
Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Иркутский государственный технический университет» на кафедре прикладной геологии Института недропользования.
Научный руководитель: доктор геолого-минералогических наук,
профессор Рящеико Тамара Гурьевна
Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор,
зав. лабораторией ФГБУН Института мерзлотоведения им. П.И. Мельникова СО РАН, Якутск Шестернев Дмитрий Михайлович
кандидат геолого-минералогических наук, ст. научный сотрудник лаборатории геоморфологии ФГБУН Института географии СО РАН им. В.Б. Сочавы (Иркутск) Макаров Станислав Александрович
Ведущая организация: ФГБОУ ВПО «Иркутский государственный
университет»
Защита состоится 8 апреля 2014 г. в 14 часов в конференц-зале ФГБУН Института земной коры СО РАН на заседании диссертационного совета Д 003.022.01 при Институте земной коры СО РАН по адресу: 664033, Иркутск, ул. Лермонтова, 128.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института земной коры СО РАН по адресу: 664033, Иркутск, ул. Лермонтова, 128.
Отзывы на автореферат в 2-х экземплярах, заверенные печатью учреждения, просим направлять по указанному адресу ученому секретарю совета, доктору географических наук Г.А. Карнауховой. Тел.: (3952) 427182, e-mail: karnauh@crust.irk.ru
Автореферат разослан (М tyVMpCLtiL 2014 г.
Ученый секретарь диссертационного совета Д 003.022.01
доктор географических наук ОЛ^-Я^_ Г.А. Карнаухова
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность работы. При инженерно-геологической оценке связных разновидностей дисперсных грунтов, представленных различными геолого-генетическими комплексами (ГГК), параметры микроструктуры (микростроения) рассматриваются как признаки их литогенеза, которые оказывают влияние на целый ряд физико-химических, прочностных и деформационных свойств, отражают генетическую принадлежность отложений, являются корреляторами для их разнообразных группировок, а также позволяют исследовать характер микроструктурных изменений в вертикальном разрезе грунтовой толщи.
Вопросам изучения микроструктур глинистых и лессовых грунтов посвящены исследования российских ученых: Е.М. Сергеева, А.К. Ларионова, В.П. Ананьева, В.А. Приклонского, В.И. Осипова, В.Н. Соколова, В.Т. Трофимова, Я.Е. Шаевича, В.А. Королева, ИЮ. Григорьевой, ЛИ Кульчицкого, Ф.Г Габибова, Г.И. Швецова, Т.Г. Рященко, В.В. Акуловой и др., а также зарубежных коллег - О. Katsutada (Япония), Li-dong, Li-Lan, Т-L.Yang, S-L. Gong (Китай) и др.
В связи с тем, что изучение микроструктуры грунтов представляет собой специальный блок информации, которая обычно отсутствует при инженерно-геологических изысканиях, но часто является управляющим фактором при оценке их свойств, можно сделать вывод об актуальности выбранной темы исследований, тем более что они продолжают работы 6070-х годов прошлого века, когда под руководством В.Д. Ломтадзе и Г.Б. Пальшина на юге Восточной Сибири в пределах Иркутского амфитеатра аспирантами Г.И. Домрачевым и Т.Г. Рященко началось изучение микроструктуры лессовых и глинистых отложений.
Цель работы: исследование микроструктуры лессовых и глинистых грунтов ключевых участков юга Восточной Сибири и сопредельных терри-
торий с помощью нового метода «Микроструктура» и выявление влияния микростроения на различные свойства этих грунтов.
Задачи исследований
1. Выполнить обзор проблемы изучения микроструктуры дисперсных связных грунтов в процессе инженерно-геологических исследований на общенациональном (СССР - Россия), зарубежном и региональном уровнях.
2. Рассмотреть применяемые автором методики определения параметров микроструктуры грунтов и способы обработки полученной информации.
3. Выявить особенности микростроения геолого-генетических комплексов лессовых и глинистых грунтов на примере ключевых участков на юге Восточной Сибири и сопредельных территориях.
4. Используя программу «Стандартная статистика», провести сравнительный анализ параметров микроструктуры грунтов изученных семи объектов.
5. Оценить влияние параметров микроструктуры на физико-химические и прочностные свойства грунтов.
Объектами исследований являются образцы дисперсных связных грунтов - глинистые речные (дельта р. Селенги) и разновозрастные озерные (оз. Байкал) донные осадки; лессовые (лессовидные) и глинистые отложения из расчисток-обнажений на острове Ольхон, в Приангарье, Прибайкалье, Забайкалье (коллекции сотрудников Института земной коры СО РАН Т.Г. Рященко, Е.Г. Вологиной, Е.А. Козыревой, O.A. Мазаевой, A.A. Щетникова, A.A. Рыбченко, а также Инсппуга географии им. ВБ. Сочавы СО РАН Е.А. Ильичевой и Ю.В. Рыжова). Образцы ключевых участков на сопредельных территориях (Дальний Восток - Угловский и Лучегор-ский карьеры в Приморье; район г. Биробиджана; Западная Монголия) — это лессовые грунты и глины коллекций Н.И. Беляниной (Тихоокеанский
институт географии ДВО РАН) и Т.Г. Рященко. Использованы образцы из инженерно-геологических скважин в районах пос. Балаганка, городов Са-янск, Свирск, Биробиджан (материалы ЦГЭИ ИрГТУ), Иркутск (материалы грунтоведческой группы Аналитического центра ИЗК СО РАН). Кроме того, исследована микроструктура лессов из районов Северо-Западного Китая (г. Ланьчжоу), Франции (г. Страсбург, коллекция Т.Г. Рященко) и Польши (г. Люблин - Малопольская возвышенность, коллекция В. А. Пел-линена).
Исходные материалы. В основу диссертационной работы положены исследования микроструктуры лессовых и глинистых грунтов ключевых участков, выполненные автором по новому методу «Микроструктура» (изучено более 150 образцов) и методу А.К. Ларионова; представлены РЭМ-изображения типов микроструктуры; использованы результаты лабораторного эксперимента и материалы обработки данных с помощью программ «Стандартная статистика» и «Кластер-анализ».
Личный вклад автора. В процессе подготовки диссертационной работы автор проанализировала опубликованные материалы по проблеме изучения микроструктуры дисперсных грунтов при их инженерно-геологической оценке; реализовала метод «Микроструктура» (методом пипетки выполнила гранулометрический анализ грунтов тремя способами подготовки образца и провела специальные расчеты для определения 28 микроструктурных параметров) и метод А.К. Ларионова (получила детальный структурный индекс); по образцам-пастам определила набухание, усадку и удельное сцепление; провела лабораторный эксперимент по изучению влияния влажности и микроструктуры на усадку и набухание грунта; составила матрицы данных и выполнила расчеты по программам «Стандартная статистика» и «Кластер-анализ»; установила характер взаимосвязей между параметрами микроструктуры и исследованными свойствами лессовых и глинистых грунтов.
Методы исследований. По методу «Микроструктура», разработанному Т.Г. Рященко в грунтоведческой группе Аналитического центра Института земной коры (ИЗК СО РАН), для каждого образца определялись 28 микроструктурных параметров, на основании которых выделялись типы микроструктуры грунта и его структурной модели; по методу А.К. Ларионова устанавливался структурный индекс - классы, подклассы и виды микроструктуры. Лабораторный эксперимент выполнялся по образцам-пастам, для которых определялись набухание и усадка при разных значениях влажности с учетом особенностей микроструктуры. По программе «Стандартная статистика» рассчитаны статистические параметры для показателей микроструктуры различных групп грунтов; получены графики-дендрограммы корреляционных связей между параметрами микроструктуры, набуханием, усадкой, пластичностью и сцеплением исследованных объектов (программа «Кластер-анализ).
Научная новизна выполненной работы заключается в следующем:
1. Впервые на большом фактическом материале получены комплексные данные о микроструктуре лессовых и глинистых грунтов ключевых участков юга Восточной Сибири и сопредельных территорий, при этом использован новый метод «Микроструктура» в сочетании с определением детального структурного индекса грунта.
2. Выполнен анализ микроструктуры грунтов различных ГГК, донных речных и озерных осадков и погребенных почвенных горизонтов; установлен характер микроструктурных изменений в вертикальном разрезе грунтовой толщи (инженерно-геологические разрезы).
3. Впервые на основе статистической обработки данных о параметрах микроструктуры различных объектов (рассмотрены семь групп образцов), полученных по методу «Микроструктура», проведен их сравнительный анализ и установлены ведущие микроструктурные признаки, которые отражают условия формирования отложений.
4. Одновременно с параметрами микроструктуры определялись показатели набухания, усадки, пластичности и сдвиговой прочности грунта, что позволило впервые количественно оценить их взаимосвязи с помощью кластерного анализа Ы-типа.
Практическое значение работы. Реализация возможностей нового метода «Микроструктура» позволяет рекомендовать его при инженерно-геологических исследованиях как научного, так и производственного характера. Представленные материалы могут быть использованы в учебном процессе (курс «Грунтоведение» для студентов и аспирантов) при подготовке специалистов в области инженерной геологии и грунтоведения.
Апробация работы. Основные положения и отдельные вопросы докладывались и обсуждались на следующих конференциях: научно-технической конференции факультета геологии, геоинформатики и геоэкологии «Геология, поиски и разведка полезных ископаемых и методы геологических исследований» (Иркутск, ИрГТУ, 2002); Всероссийской научно-технической конференции «Геонауки» факультета геологии, геоинформатики и геоэкологии «Геология, поиски и разведка полезных ископаемых и методы геологических исследований» (Иркутск, ИрГТУ, 2008); ХУНТ Всероссийской молодежной конференции «Строение литосферы и геодинамика» (Иркутск, ИЗК СО РАН, 2009); Всероссийской научно-технической конференции «Геонауки» факультета геологии, геоинформатики и геоэкологии «Геология, поиски и разведка полезных ископаемых и методы геологических исследований» (Иркутск, ИрГТУ, 2009); XIV Международном симпозиуме им. М.А. Усова студентов и молодых ученых (Томск, Томский государственный политехнический университет, 2010); XXIV Всероссийской молодежной конференции «Строение литосферы и геодинамика» (Иркутск, ИЗК СО РАН, 2011); Всероссийской научно-технической конференции «Геонауки» Института недропользования «Геология, поиски и разведка полезных ископаемых и методы геологических исследований» (Ир-
кутск, НИИрГТУ, 2011); XXV Всероссийской молодежной конференции «Строение литосферы и геодинамика» (Иркутск, ИЗК СО РАН, 2013); научной молодежной конференции «Сергеевские чтения» (Москва, РАН, 2013).
Публикации. По результатам исследований автором лично и в соавторстве опубликовано 12 работ, в том числе четыре статьи в рецензируемом журнале, входящем в перечень ВАК (Вестник ИрГГУ), лабораторный практикум и учебное пособие по грунтоведению.
Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав и заключения. Объём работы - 130 страниц, она содержит 45 рисунков и 21 таблицу; список использованной литературы включает 87 наименований. В первой главе выполнен обзор современного состояния проблемы, во второй рассматриваются методы изучения микроструктуры лессовых и глинистых грунтов ключевых участков, третья посвящена описанию особенностей микроструктуры геолого-генетических комплексов исследованных лессовых и глинистых отложений. Четвертая глава содержит материалы о параметрах микроструктуры (определены по методу «Микроструктура») семи объектов, статистическая обработка которых позволила установить общие и специфические (генетические) для каждого объекта микроструктурные признаки. В пятой главе рассматриваются взаимосвязи параметров микроструктуры с физико-химическими и прочностными свойствами грунтов.
Благодарности. Автор искренне и глубоко признателен научному руководителю доктору геолого-минералогических наук, профессору Т.Г. Рященко. За внимательное отношение, поддержку и помощь при выполнении диссертационной работы автор благодарен всем сотрудникам кафедры гидрогеологии, инженерной геологии и геоэкологии ИрГТУ и Центра геолого-экологических исследований, особенно профессору ИИ Верхо-зину, кандидату геолого-минералогических наук H.H. Гринь и Т.И. Терпуго-вой. Кроме того, автор выражает особую благодарность сотрудникам Аналитического центра ИЗК СО РАН кандидатам геолого-минералогических
наук B.B. Акуловой, H.H. Уховой и С.И. Штельмах за деловые советы, замечания и консультации, а также инженерам Т.Ф. Даниловой, М.В. Даниловой и Т.С. Филёвой за помощь при выполнении аналитических исследований грунтов.
Автор весьма признателен своим родным и близким за искреннюю поддержку во время выполнения диссертационной работы.
ЗАЩИЩАЕМЫЕ НАУЧНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ
Положение 1. Параметры микроструктуры лессовых и глинистых грунтов, полученные по новому методу «Микроструктура» с учетом данных о детальном структурном индексе и электронной микроскопии, являются корреляционно-генетическими признаками выделенных геолого-генетических комплексов (ГГК), к числу которых относятся содержание агрегатов и их разновидностей, первичных крупнопылеватых и тонко-мелкопесчаных частиц, реальная глинистость и коэффициент свободы тонкоглинистой фракции; зоны изменчивости различных микроструктурных параметров в вертикальном разрезе грунтовой толщи определяются литологическим составом (глинистая или лессовая группа) и стра-тиграфо-генетической принадлежностью.
Историю изучения микроструктуры лессовых (лессовидных) и глинистых грунтов на юге Восточной Сибири можно разделить на три этапа. На первом (1960-1990 гг.) применялся оптический метод и метод А.К. Ларионова, на втором (1990-2000 гг.) впервые получены РЭМ-изображения микроструктуры грунтов региона и Монголии (рис. 1), на третьем (20002010 гг.) разработан и успешно реализован новый метод «Микроструктура» (табл. 1). Результаты современного этапа исследований микроструктуры лессовых и глинистых грунтов представлены в настоящей работе [1-5, 7-11].
шшт
V - ■
■
Ш .
.... N ' ' У *
0000002788 13 .ОЗ ОЗ 13:34:30 er21.bmp хТОО
0000002785 13.03.03 13:30:02 er18.bmp хЗООО
Рис. 1. Агрегированно-скелетная микроструктура лессовидных суглинков (с1СЬ3) - карьер «Новоразводная», район г. Иркутска
Таблица 1
Параметры микроструктуры лессовых и глинистых грунтов (метод «Микроструктура»)
Индекс Параметры, % Индекс Параметры, %
А Общее количество агрегатов м5-А Частицы в составе агрегатов (0,0020,001)
А' Агрегаты — 1-0,25 мм м6 Первичные частицы - < 0,001 мм
Ai Агрегаты - 0,25-0,05 Частицы в составе агрегатов (< 0,001)
А3 Агрегаты - 0,05-0,01 м7 Реальное содержание фракции < 0,001 мм
А4 Агрегаты-0,010-0,002 м8 Реальное содержание фракции < 0,002 мм
А4 Агрегаты - 0,002-0,001 м9 Содержание фракции < 0,002 мм по стандартной гранулометрии
М1 Первичные (свободные) частицы - 1,00-0,25 мм Кгл Коэффициент глинистости (М8 / М9)
м2 Первичные частицы -0,25-0,05 м" Общее содержание фракции 0,0500,002 по стандартной гранулометрии
М2'А Частицы в составе агрегатов (0,25-0,05) Б1 Коэффициент свободы фракции 1,000,25 мм
м3 Первичные частицы -0,05-0,01 Р2 Коэффициент свободы фракции 0,250,05
М3-А Частицы в составе агрегатов (0,05-0,01) Р3 Коэффициент свободы фракции 0,050,01
м4 Первичные частицы -0,010-0,002 Р4 Коэффициент свободы фракции 0,010-0,002
Частицы в составе агрегатов (0,010-0,002) Р5 Коэффициент свободы фракции 0,002-0,001
м5 Первичные частицы -0,002-0,001 Рб Коэффициент свободы фракции <0,001 мм
Микроструктурные признаки различных ГГК (метод «Микроструктура») показаны на примере представительных образцов. Глинистые грунты относятся к пяти ГГК (¿СЬ, аСЪ, рс!(2, еМ, 114) и древней (казанцевской) погребенной почве (ппг 2) (табл. 2, рис. 2), лессовые - к трем ГГК (р(2з, ¿Оз. и погребенной почве; лессы моногенетичны (уСЬ) (табл. 3).
Сравнительный анализ десяти параметров микроструктуры образцов глинистых и лессовых грунтов различных ГГК, а также погребенных почв показал, что имеются признаки их сходства и различия, к числу которых относятся содержание агрегатов и их разновидностей, первичных крупно-пылеватых и тонко-мелкопесчаных частиц, реальная глинистость и коэффициент свободы тонкоглинистой фракции. Например, для озерного комплекса (Ш) отмечается максимум агрегатов, повышенное содержание мел-копылеватых и пониженное крупнопылеватых первичных частиц, максимальная реальная глинистость (см. табл. 2). Эоловые лессы (табл. 4) имеют черты сходства с лессовидными делювиальными (Верхнее Приангарье -с1(2з) и эоловыми (Прибайкалье - у(23_4) отложениями (см. табл. 3), что подтверждает периодическое участие эолового фактора при формировании делювиальных покровов ангарских террас; для пролювия Забайкалья этот фактор исключается, поскольку для него характерны иные признаки микроструктуры [9].
При исследовании параметров микроструктуры в вертикальном разрезе грунтовых толщ (разрезы «Саянск» — аллювиальный современный комплекс; «Иркутск», «Мальта» - полигенетические толщи; «Биробиджан» - озерный палеоген-неогеновый комплекс) выявлены зоны их изменчивости, определяемые литологическим составом (лессовые или глинистые грунты) и генетической принадлежностью.
Таблица 2
Параметры микроструктуры глинистых грунтов различных ГГК
Номер образца-глубина, м ГГК А А1 А3 М2 м-' М4 м' Б" м8 Кгл
1817-5,3 ¿04 28,8 7,8 12,2 37,5 24,0 21,3 27,9 7 33,0 7,7
10-13,5 а<2з 13,6 1,9 1,9 20,4 50,7 9,0 14,1 15 16,4 2,6
5-8,1 29,5 23,7 1,0 3,9 55,3 7,4 28,9 8 33,3 1,5
2-9,2 еМ 29,7 4,5 20,2 6,6 40,2 17,8 27,6 1 33,9 6,5
11-6,0 ппг2 28,2 15,1 8,5 14,4 37,0 10,5 21,8 10 26,6 2,7
09-1,5 Ш 53,8 13,3 27,0 29,1 10,6 25,0 49,6 3 56,9 17,2
Изменение содержания первичных частиц разных размеров в глинистых грунтах различных ГТК
1 г'
Образцы: 1 • сЮ4, 2 • а 03, 3 - р<Ю, 4 • еМ, 5-ППГ2, 6-1Ы
Изменение реальной глинистости и коэффициента свободы тонкоглинистой фракции в глинистых грунтах различных ГГК
- 5 ои
11?1 и
а. х о а
5 5° О
Образцы: 1 • 404, 2 - аОЗ, 3 - рс10, 4 - «М, 5-ППГ2, 6 - 1Ы
Рис. 2. Изменение параметров микроструктуры в глинистых грунтах
Таблица 3
Параметры микроструктуры лессовых грунтов различных ГГК
Номер образца — глубина, м ГГК А А А^ м2 М4 м' И6 М8 Кгл
2Е-0,8 Р0з 20,3 10,3 0,0 41,1 23,9 1,5 3,0 45 12,2 3,1
10-2,0 20,3 18,1 0,0 20,6 58,1 0,1 10,2 1 11,6 2,4
10-5,0 ппг 26,8 15,9 10,2 20,5 43,8 5,9 21,7 3 23,9 1,8
05-1,5 vQз-4 17,1 16,6 0,0 20,5 59,7 1,2 9,4 11 10,2 2,6
4Р-1,5 13,9 12,1 0,0 25,8 56,3 1,6 6,8 16 7,9 3,0
Таблица 4
Параметры микроструктуры лессов (у(2з - Ья)
Образец А А2 м2 м' М4 м' Б6 М8 Кгл
КЛ-40 (19) 14,2 10,8 0,0 8,3 69,6 2,8 8,6 28 9,8 1,5
ПЛ-1 (20) 61,3 61,0 0,0 13,5 21,7 2,7 18,9 1 19,5 7,2
ПЛ-2 14,9 14,2 0,0 19,1 63,7 1,3 12,7 6 15,0 3,9
Китай* 21,4 14,8 3,7 12,0 41,0 7,3 10,8 21 13,5 -
Примечание: КЛ^ФО - Франция; ПЛ-1, ПЛ-2 - Польша; *приведены средние значения по девяти образцам.
Например, в разрезе «Иркутск» положительный пик по общему количеству агрегатов фиксируется в лессовой толще в интервале 9,5-14,0 м за счет крупнопылеватых разновидностей, которые относятся к эпигенетическим образованиям, связанным с палеокриогенными воздействиями, в то время как тонко-мелкопесчаные агрегаты имеют эоловое происхождение и поэтому являются сингенетическими. В разрезе «Биробиджан» к признакам озерного происхождения глин относятся содержание тонко-мелкопесчаных агрегатов и мелкопылеватых первичных частиц, распределение которых относительно стабильно.
Положение 2. Создание своеобразного информационного банка, который включает данные по десяти микроструктурным параметрам семи различных объектов, объединяющих ГГК лессовых и глинистых грунтов, донные речные и озерные глинистые осадки, и получение основных статистических показателей являются основой для выявления общих и специфических микроструктурных особенностей исследованных группировок, что отражает условия их формирования.
Для всей совокупности образцов (п=91), которая включала семь групп (донные глинистые речные и разновозрастные озерные осадки, лессовые грунты Иркутска, Приморья, Монголии, глины из района г. Биробиджана) выполнена статистическая обработка данных (метод «Микроструктура» - десять параметров), установлены общие особенности микростроения исследованных грунтов и выделены параметры с наибольшей изменчивостью (табл. 5, рис. 3). Установлено, что разнообразное сообщество грунтов характеризуется агрегированностью (преобладает скелетно-агрегированная микроструктура) и пылеватостью (господствует первичная крупная пыль); среди агрегатов преобладают тонко-мелкопесчаные и крупнопылеватые, однако их содержание изменяется в широком диапазоне. Выделены признаки, имеющие максимальную разнородность распределения: тонко-мелкопесчаные агрегаты, коэффициент глинистости, пер-
винные тонко-мелкопесчаные частицы и коэффициент свободы тонкоглинистой фракции.
Таблица 5
Результаты статистической обработки данных о параметрах микроструктуры глинистых и лессовых грунтов но общей выборке (п=91)
п Параметры микроструктуры, %
А А2 А3 М2 М3 М4 М7 Б6 М8 К * 11
Хср 26 11 12 16 30 17 20 18 26 3
Хгшп 6,5 0 0 0,3 0 0,4 0 0 2,1 1,1
Хтах 52,3 47,8 35,4 65,5 62,7 36,8 55,5 78,0 64,8 21,0
ст 10,92 9,18 8,25 15,60 14,84 8,18 13,50 18,96 14,00 2,77
У,% 43 82 72 96 50 48 68 104 57 90
0 8,85 7,12 6,63 11,57 13,00 6,57 10,56 15,47 12,09 1,62
Н, 23 10 11 11 27 19 17 11 22 2
Примечание. П - статистические показатели: Хср, Хт1П, Хтах - среднее, минимальное и максимальное значения параметра микроструктуры; а - стандартное отклонение; V - коэффициент вариации; 8 - среднее отклонение; Ма - медиана; п - количество образцов; * коэффициент глинистости в долях единицы.
Параметры микроструктуры грунта (П) и коэффициенты их вариации (V)
1 23456789 10 Параметры микроструктуры (П): 1 - А, 2 - А2, 3 - АЗ, 4 - М2, 5 - МЗ, 6 - М4, 7 - М7, 8 - Р6, 9 - М8, 10 - Кгл
Рис. 3. Характер распределения параметров микроструктуры в глинистых и лессовых грунтах по данным общей выборки (п=91)
Донные речные и озерные осадки. Речные осадки (дельта Селенги) относительно стабильны по содержанию агрегатов и первичных тонко-мелкопесчаных частиц, остальные параметры микроструктуры имеют раз-
нородное распределение (У=53-175 %). В озерных осадках (образцы в интервале 0-100 см, Байкал - Академический хребет, коллекция Е.Г. Вологи-ной) отмечается стабильное распределение содержания первичных мелко-пылеватых частиц и реальной глинистости; для голоценовых илов установлен агрегированно-скелетный тип микроструктуры, плейстоценовых глин - скелетно-агрегированный. Одним из факторов указанных различий является, вероятнее всего, гидродинамический режим аккумуляции осадков в речной дельте и озере (рис. 4).
Содержание тонко-мелкопесчаных первичных частиц в донных осадках дельты р. Селенги
80
| ^ 60 га ^ * £ 40 ф о § ? 20
3 5 7 9 11 Номера образцов
Содержание тонко-мелкопесчаных первичных частиц в донных осадках Байкала (04)
2 3 4 5 6
Номера образцов
7 8 9 10
Рис. 4. Содержание первичных частиц (0,25-0,05 мм) в речных
и озерных осадках Лессовые грунты. Характерные особенности тренда в распределении
параметров микроструктуры заключаются в разнородности содержания тонко-мелкопесчаных агрегатов и стабильности общей агрегированное™.
Глины (район г. Биробиджана). Максимальный тренд имеет содержание крупнопылеватых агрегатов и тонко-мелкопесчаных первичных частиц (У=70-78 %). Относительно равномерно распределены микроструктурные параметры, связанные с глинистой составляющей (М7, М8) (У=20-25 %), что является генетическим признаком озерных образований.
Общая картина изменчивости параметров по группам представлена на графиках (рис. 5).
Рис. 5. Изменчивость содержания агрегатов и первичных частиц
Положение 3. Прогнозная роль микроструктуры лессовых и глинистых грунтов при их инженерно-геологической оценке заключается в том, что ее параметры оказывают влияние на физико-химические и прочностные свойства, что подтверждается данными проведенного лабораторного эксперимента и результатами количественных характеристик их взаимосвязей: пластичность, набухание и усадка имеют собственные факторы влияния; сцепление определяется параметрами микроструктуры, связанными со степенью агрегированности, величиной реальной глинистости и содержанием первичных мелкопылеватых частиц и крупнопылева-тых агрегатов.
Микроструктура и физико-химические свойства. По результатам лабораторного эксперимента установлено, что изменение влажности пасты обратно пропорционально ее набуханию, прямых взаимосвязей усадки и набухания на замечено; изменение влажности пасты практически не повлияло на величину ее усадки, что, возможно, связано с особенностями микроструктуры грунта (много крупнопылеватых агрегатов и первичных частиц того же размера, что способствует плотной упаковке структурных элементов, рис. 6).
Рис. 6. Изменение набухания и усадки грунта (лабораторный эксперимент)
Выполнены различные варианты расчетов для количественной оценки взаимосвязей набухания, усадки и пластичности с микроструктурными параметрами (метод «Микроструктура»), На основании многочисленных дендрограмм установлено, что пластичность, набухание и усадка не обнаруживают существенных или заметных взаимосвязей, они имеют свои факторы влияния: пластичность связана с реальной глинистостью грунта (М8), набухание - с реальной глинистостью и степенью агрегированности (М7, М8, А, Кгл), усадка - с коэффициентом свободы тонкоглинистой фракции (Р6).
Удельное сцепление и параметры микроструктуры. Исследовались две группы объектов: первая включала 25 образцов-паст, вторая - 21 монолит. Для матрицы были выбраны десять микроструктурных параметров: А, А2, АЗ, М2, МЗ, М4, М7, Б6, М8, Кгл. В результате расчетов установлено, что факторы прочности образцов-паст представлены группой признаков, характеризующих степень агрегированости грунта - это общее число агрегатов, коэффициент глинистости и реальное содержание глинистых частиц, а также количество мелкопылеватых первичных фракций; за пределами влияния оказались тонко-мелкопесчаные (М2) и крупно-пылеватые (МЗ) элементы и коэффициент свободы тонкоглинистой фракции (К>, рис. 7).
1.0 0.8 0,6 0,4 0,2 0.0 -0,2 -0,4 -0.6 -0,8 -1,0
М8 М7 А
Кгл Ш
с
М2
Р6
МВ
Рис. 7. Взаимосвязи сцепления и параметров микроструктуры образцов-паст (п=25, ш=9)
Для монолитов предварительно была проведена статистическая обработка данных и установлено, что только четыре параметра имеют значительный тренд (У=54—88 %), остальные изменяются слабо (У=19-32 %). В результате на дендрограмме связи сцепления с М4, АЗ, МЗ становятся несущественными (коэффициент корреляции 0,15-0,25). Следовательно, при относительно однородной выборке показателей оценить их взаимосвязи затруднительно. Составлена общая матрица для образцов-паст и образцов-монолитов; дендрограмма оказалась аналогичной построенной с теми же признаками только для образцов-паст: коэффициенты корреляции в группе «сцепления» находятся в пределах 0,38-0,98 для общей матрицы (п=46) и в пределах 0,50-0,98 для образцов-паст (п=25).
На базе использования нового метода «Микроструктура» создан информационный банк данных по ключевым участкам.
При сравнительном анализе микроструктурных параметров лессовых (лессовидных) и глинистых отложений геолого-генетических комплексов выявлены признаки различия и сходства: количество агрегатов и их разновидностей, содержание первичных частиц определенных размеров, реальная глинистость.
Впервые получены и статистически обработаны данные о десяти параметрах микроструктуры семи объектов (91 образец); к общим признакам
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
относятся агрегированность и преобладание первичных крупнопылеватых фракций, остальные параметры имеют значительный тренд, что отражает условия формирования исследованных групп отложений.
Результаты лабораторного эксперимента, количественная оценка взаимосвязей свойств грунтов с параметрами их микроструктуры показали, что усадка связана с коэффициентом свободы тонкоглинистой фракции, набухание - с реальной глинистостью, пластичность - с общим количеством агрегатов и реальной глинистостью, сцепление - с агрегированно-стью и содержанием мелкопылеватых первичных частиц и агрегатов.
Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах
В рецензируемых научных журналах, входящих в список ВАК России:
1. Чернышова (Вашестюк) Ю.В. Методы изучения микроструктуры дисперсных грунтов / Т.Г. Рященко, Ю.В. Чернышова (Вашестюк) // Вестник ИрГТУ. - 2009. - № 1 (37). - С. 34-38.
2. Чернышова (Вашестюк) Ю.В. Микроструктура и физико-химические свойства глинистых грунтов (опыт применения кластерного анализа) / Т.Г. Рященко, Ю.В. Чернышова (Вашестюк) // Вестник ИрГТУ. -2010.-№4(44).-С. 41-44.
3. Вашестюк Ю.В. Сравнительный анализ параметров микроструктуры глинистых и лессовых грунтов (программа «Стандартная статистика») / Т.Г. Рященко, Ю.В. Вашестюк // Вестник ИрГТУ. - 2011. - № 9.-С. 64-72.
4. Вашестюк Ю.В. Сравнительная характеристика микроструктуры и глинистых минералов полигенетических лессовидных отложений и эоловых лессов / Т.Г. Рященко, Ю.В. Вашестюк // Вестник ИрГТУ. - 2012. -
№ 6. - С. 43^8.
В научных сборниках и материалах конференций:
5. Чернышова (Вашестюк) Ю.В. Микроструктура донных осадков дельты р. Селенги и лессовых и глинистых грунтов различных геолого-генетических комплексов (новый метод структурных диаграмм) / Ю.В. Чернышова (Вашестюк) // Строение литосферы и геодинамика: материалы XXIII Всерос. молодеж. конф. - Иркутск: ИЗК СО РАН, 2009. - С. 256258.
6. Чернышова (Вашестюк) Ю.В. Набухание и усадка дисперсных грунтов (лабораторный эксперимент) / Ю.В. Чернышова (Вашестюк), Т.Г. Рященко // Геология, поиски и разведка полезных ископаемых и методы геологических исследований: сб. избр. тр. науч.-техн. конф. — Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2009. - Вып. 9. - С. 138-143.
7. Чернышова (Вашестюк) Ю.В. Микроструктура дисперсных грунтов: методы и результаты изучения (на примере ключевых участков в Прибайкалье) / Ю.В. Чернышова (Вашестюк) // Проблемы геологии и освоения недр / Тр. XIV междунар. симпозиума им. М.А. Ухова студентов и молодых ученых. - Томск: Изд-во Томского Политехнического ун-та, 2010. -Т.1. - С.287-289.
8. Вашестюк Ю.В. Этапы изучения микроструктуры лессовых и глинистых грунтов юга Восточной Сибири / Ю.В. Вашестюк // Строение литосферы и геодинамика. - Иркутск, ИЗК СО РАН, 2011. - С. 135-136.
9. Вашестюк Ю.В. Микроструктура дисперсных грунтов циклично построенных разрезов (на примере разреза «Нижняя Буланка», Забайкалье) / Ю.В. Вашестюк // Строение литосферы и геодинамика. - Иркутск, ИЗК СО РАН, 2013.-С. 111-113.
10. Вашестюк Ю.В. Взаимосвязи микроструктуры и свойств глинистых грунтов (опыт применения кластерного анализа) / Ю.В. Вашестюк, Т.Г. Рященко // Сергеевские чтения. - М.: РУДН, 2013. - Вып. 15. - С. 1823.
Учебные пособия:
11. Вашестюк Ю.В. Грунтоведение. Определение показателей физического состояния, состава и свойств дисперсных грунтов (глинистых, лессовых и песчаных): лаборат. практикум / Т.Г. Рященко, H.H. Гринь, Ю.В. Вашестюк. - Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2010. - 40 с.
12. Вашестюк Ю.В. Грунтоведение: учеб. пособие / Т.Г. Рященко, H.H. Гринь, Ю.В. Вашестюк - Иркутск Изд-во ИрГТУ, 2013. - 124 с.
Подписано в печать 19. 02. 2014. Формат 60x90/16. Бумага офсетная. Печать цифровая. Усл. печ. л. 1,25. Тираж 100 экз. Зак. 30. Поз. плана 12н.
Лицензия ИД № 06506 от 26.12. 2001 Иркутский государственный технический университет 664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова,83
Текст научной работыДиссертация по наукам о земле, кандидата геолого-минералогических наук, Вашестюк, Юлия Владимировна, Иркутск
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Вашестюк Юлия Владимировна
МИКРОСТРУКТУРА ДИСПЕРСНЫХ ГРУНТОВ ЮГА ВОСТОЧНОЙ СИБИРИ И СОПРЕДЕЛЬНЫХ ТЕРРИТОРИЙ (НА ПРИМЕРЕ КЛЮЧЕВЫХ УЧАСТКОВ)
Специальность 25.00.08 - «Инженерная геология, мерзлотоведение
и' грунтоведение»
На правах рукописи
Диссертация на соискание ученой степени
кандидата геолого-минералогических наук
Научный руководитель:
доктор геолого-минералогических наук, профессор Тамара Гурьевна Рященко
Иркутск-2014
Оглавление
Введение............................................................................... 4
Глава 1. Современное состояние проблемы изучения
микроструктуры дисперсных грунтов............................... 16
1.1. Грунт - дисперсная система............................................ 17
1.2. Микроструктура дисперсных грунтов и результаты ее
изучения (обзор материалов)......................................... 18
1.3. Этапы изучения микроструктуры лессовых и глинистых
грунтов на юге Восточной Сибири................................... 27
Глава 2. Методы изучения микроструктуры дисперсных
грунтов ключевых участков........................................... 34
2.1. Определение детального структурного индекса грунта
(метод А.К. Ларионова)................................................................................................34
2.2. Метод «Микроструктура»..........................................................................................36
2.3. Метод растровой электронной микроскопии (РЭМ-изображения)..........................................................................................................41
2.4. Программы «Стандартная статистика» и «Кластер-анализ» ... 44
Глава 3. Особенности микроструктуры дисперсных грунтов ключевых
участков..................................................................... 47
3.1. Результаты определения микроструктуры
различными методами................................................... 48
3.2. Микроструктурные особенности грунтов различных геолого-генетических комплексов.................................... 54
3.3. Микроструктура лессовых и глинистых грунтов инженерно-геологических разрезов.................................. 61
3.3.1. Разрез «Саянск»..............................................................................................................61
3.3.2. Разрез «Иркутск»............................................................................................................64
3.3.3. Разрез «Биробиджан»..................................................................................................67
3.3.4. Разрез «Мальта»............................................................................................................69
Глава 4. Сравнительный анализ параметров микроструктуры дисперсных грунтов различных объектов (результаты
расчетов по программе «Стандартная статистика»)..............................73
4.1. Объекты исследований......................................................................................................73
4.2. Результаты и их обсуждение......................................................................................76
Глава 5. Микроструктура и некоторые свойства лессовых
и глинистых грунтов..........................................................................................................87
5.1. Набухание и усадка (лабораторный эксперимент)....................................88
5.2. Микроструктура, набухание, усадка и пластичность
грунтов..........................................................................................................................................97
5.3. Параметры микроструктуры и удельное сцепление
грунтов..........................................................................................................................................108
5.4. Микроструктура и размокание................................................................................116
Заключение........................................................................................................................................................119
Литература..........................................................................................................................................................122
ВВЕДЕНИЕ
Работа посвящена изучению микроструктуры (микростроения) дисперсных (лессовых и глинистых) грунтов юга Восточной Сибири и сопредельных территорий, которое проводилось на примере ключевых участков, расположенных в Приангарье, Прибайкалье, Забайкалье, Дальнем Востоке (Биробиджан, Приморье) и Монголии; кроме того, исследовалась микроструктура коллекционных образцов лессов Северо-Западного Китая, Франции и Польши,
Актуальность работы. При инженерно-геологической оценке дисперсных грунтов, представленных различными геолого-генетическими комплексами (ГГК), параметры микростроения рассматриваются как признаки их литогенеза, которые оказывают влияние на целый ряд свойств физико-химического (набухание, усадка, пластичность) и механического (удельное сцепление) характера. Особенности микроструктуры отражают принадлежность отложений к тому или иному ГГК и являются своеобразными корреляторами для их разнообразных группировок, а также позволяют исследовать характер микроструктурных изменений в вертикальном разрезе грунтовой толщи.
Термин «геолого-генетический комплекс» (ГТК), который применяет автор в диссертационной работе, объединяет отложения одного генезиса и возраста и включает определенные литологические группы. Например, делювиальный верхнечетвертичный комплекс (сК^з), представлен лессовидными грунтами (к) или эоловый нижнечетвертичный комплекс (уСЬ), представлен лессами (Ьб). Этот термин был предложен в качестве классификационного при инженерно-геологической характеристике кайнозойских отложений [Инженерная геология СССР ..., 1977]
В связи с тем, что изучение микроструктуры грунтов представляет собой специальный блок информации, которая обычно отсутствует при инженерно-геологических изысканиях, но часто является управляющим фактором при оценке различных, в том числе и опасных их свойств, можно
сделать вывод об актуальности выбранной темы исследований, тем более что они продолжают начатое еще в 60-70-х годах прошлого века изучение микростроения лессовых и глинистых отложений региона [Рященко, 1967, 1971, 1984; Домрачев, 1967].
Цель работы: исследование микроструктуры лессовых и глинистых грунтов ключевых участков юга Восточной Сибири и сопредельных территорий с помощью нового метода «Микроструктура» и выявление влияния микростроения на различные свойства этих грунтов.
Задачи исследований.
1. Выполнить обзор проблемы изучения микроструктуры дисперсных связных грунтов в процессе инженерно-геологических исследований на общенациональном (СССР - Россия), зарубежном и региональном уровнях.
2. Рассмотреть применяемые автором методики определения параметров микроструктуры грунтов и способы обработки полученной информации.
3. Выявить особенности микростроения ГГК лессовых и глинистых грунтов на примере ключевых участков на юге Восточной Сибири и сопредельных территориях.
4. Используя программу «Стандартная статистика», провести сравнительный анализ параметров микроструктуры грунтов изученных семи объектов.
5. Оценить влияние параметров микроструктуры на физико-химические и прочностные свойства грунтов.
Объектами исследований являются дисперсные связные грунты -глинистые речные (дельта р. Селенги - коллекция Е.А. Ильичевой) и разновозрастные озерные (оз. Байкал - коллекция Е.Г. Вологиной) донные осадки; лессовые и глинистые грунты, образцы которых были отобраны из расчисток - обнажений на острове Ольхон (коллекция Е.А. Козыревой), в Приангарье (коллекция O.A. Мазаевой), Забайкалье (район г. Улан-Удэ -
коллекция Т. Г. Рященко); в Тункинской впадине - разрез «Икубур» (район д. Еловка), на левобережье Осинского залива Братского водохранилища -разрезы-расчистки «Игетейский - лог1» (исследования проводились в рамках проекта РФФИ), по правобережью р. Китой в районе г. Ангарска - уступ 20-метровой террасы (коллекция A.A. Щетникова), в Приморье (Угловский и Лучегорский карьеры - коллекция Н.И. Беляниной), в районе г. Эрдэнэта в Монголии (коллекция Т. Г. Рященко). Использованы образцы из инженерно-геологических скважин, пройденных в районе пос. Балаганка, городов Саянск, Свирск, Биробиджан (материалы ЦГЭИ ИрГТУ) и Иркутск (материалы грунтоведческой группы Аналитического центра ИЗК СО РАН). Кроме того, исследована микроструктура коллекционных образцов лессов из районов Северо-Западного Китая (г. Ланьчжоу), Франции (г. Страсбург) (коллекция Т. Г. Рященко) и Польши (г. Люблин - Малопольская возвышенность) (коллекция В. А. Пеллинена). Перечисленные ключевые участки отбора образцов глинистых и лессовых грунтов показаны на рис. 1.
^ Нанси
н-ДлЬье1
расбург
^Сен-Дь« ^ .V
Л
Эпииаль •
Шоьлон /
Дижон• ! С
ЛИХТЕНШТЕЙН
АВСТРИЯ
ШВЕЙЦАРИЯ
Биробиджа
Ха иуа
осток
•^юблин^ - X - ПЕШО
^^ПОПОПЬСКАЯ* \
взвешенность ^ к ;И т
Отал^ва-Волп т Мелен
Жешув ¿пэньчжоу
Рис. 1. Ключевые участки отбора образцов глинистых и лессовых грунтов.
Исходные материалы. В основу диссертационной работы положены исследования микроструктуры дисперсных грунтов, выполненные автором по новому методу «Микроструктура», разработанному в грунтоведческой группе Аналитического центра Института земной коры СО РАН [Рященко и др., 2009; Рященко, 2010]. Кроме того, определялся детальный структурный индекса лессовых и глинистых грунтов [Ларионов, 1971] и представлены типы микроструктуры по РЭМ-изображениям.
Использовались результаты лабораторного эксперимента, связанного с изучением влияния влажности и микроструктуры грунта на его набухание и усадку. Для целей сравнительного анализа и количественной оценки взаимосвязей параметров микроструктуры и показателей физико-химических и прочностных свойств грунтов были выполнены исследования с применением компьютерных программ «Стандартная статистика» и «Кластер-анализ».
Общее количество микроструктурных параметров, которые определялись для каждого образца по методу «Микроструктура», равнялось 28 (основных - 10). Всего было проанализировано более 150 образцов, часть из них (это были воздушно-сухие микромонолиты - аналоги образцов нарушенной структуры) изучалась по методу А. К. Ларионова (устанавливались класс, подкласс, вид и разновидность микроструктуры и проводилось сравнение с данными метода «Микроструктура»),
Использовались ранее полученные РЭМ-изображения микроструктур некоторых образцов. Кроме того, весной 2011 г. в Техническом центре Национального исследовательского государственного Иркутского технического университета при участии научного сотрудника Аналитического центра ИЗК СО РАН кандидата геолого-минералогических наук Т.Ю. Черкашиной были получены РЭМ-изображения единичных объектов.
Личный вклад автора. В процессе подготовки диссертационной работы автор выполнила следующий комплекс исследований, направленный на решение поставленных задач: 1) проанализировала опубликованные материалы по проблеме изучения микроструктуры дисперсных грунтов при их инженерно-геологической оценке на общенациональном (СССР - Россия), зарубежном и региональном (юг Восточной Сибири) уровнях; 2) реализовала новый метод «Микроструктура» (проводила гранулометрический анализ лессовых и глинистых грунтов методом пипетки с тремя способами подготовки образца, выполнила специальные расчеты для получения 28 параметров микроструктуры); 3) установила детальный структурный индекс грунтов по методу А.К. Ларионова; 4) по образцам-пастам определяла относительное набухание, объемную усадку и удельное сцепление; 5) провела лабораторный эксперимент по изучению влияния влажности и микроструктуры на усадку и набухание грунта; 6) составила матрицы данных и выполнила расчеты по программам «Стандартная статистика» и «Кластер-анализ»; 7) установила характер взаимосвязей между параметрами микроструктуры и исследованными свойствами лессовых и глинистых грунтов.
Методы исследований. При выполнении диссертационной работы использован новый метод «Микроструктура», разработанный в грунтоведческой группе Аналитического центра ИЗК СО РАН. Кроме того, применялась методика А.К. Ларионова [Ларионов, 1971] для определения детального структурного индекса грунта. Выполнялся лабораторный
эксперимент для выяснения влияния микроструктуры и влажности на усадку и набухание лессовых и глинистых грунтов.
Применение программы «Стандартная статистика» (исследовались семь групп грунтов - всего 91 образец) позволило установить параметры микроструктуры, которые являются признаками генетической принадлежности лессовых и глинистых отложений, в том числе донных и озерных осадков глинистого состава.
Кластерный анализ Я-типа выявил корреляционные связи между параметрами микроструктуры, набуханием, усадкой, пластичностью и прочностью (удельным сцеплением) исследованных грунтов.
Одним из методических приемов явился сравнительный анализ микроструктурных параметров, определенных различными методами («Микроструктура» - метод А.К. Ларионова - РЭМ-изображения), а также установленных для грунтов различных ГГК.
Научная новизна выполненной работы заключается в следующем.
1. Впервые на большом фактическом материале получены комплексные данные о микроструктуре лессовых и глинистых грунтов ключевых участков юга Восточной Сибири и сопредельных территорий, при этом использован новый метод «Микроструктура» (имеем 28 микроструктурных параметров) в сочетании с определением детального структурного индекса грунта.
2. Выполнен анализ микроструктуры грунтов различных ГГК, донных речных и озерных осадков и погребенных почвенных горизонтов; установлен характер микроструктурных изменений в вертикальном разрезе грунтовой толщи (инженерно-геологические разрезы).
3. Впервые на основе статистической обработки данных о параметрах микроструктуры различных объектов (рассмотрены семь групп образцов), полученных по методу «Микроструктура», проведен их сравнительный анализ и установлены ведущие микроструктурные признаки, которые отражают условия формирования отложений.
4. Одновременно с параметрами микроструктуры определялись показатели набухания, усадки, пластичности и сдвиговой прочности грунта, что позволило впервые количественно оценить их взаимосвязи с помощью кластерного анализа Я-типа.
Защищаемые положения.
1. Параметры микроструктуры лессовых и глинистых грунтов, полученные по новому методу «Микроструктура» с учетом данных о детальном структурном индексе и электронной микроскопии, являются корреляционно-генетическими признаками выделенных геолого-генетических комплексов (ГТК), к числу которых относятся содержание агрегатов и их разновидностей, первичных крупнопылеватых и тонко-мелкопесчаных частиц, реальная глинистость и коэффициент свободы тонкоглинистой фракции; зоны изменчивости различных микроструктурных параметров в вертикальном разрезе грунтовой толщи определяются литологическим составом (глинистая или лессовая группа) и стратиграфо-генетической принадлежностью.
2. Создание своеобразного информационного банка, который включает данные по десяти микроструктурным параметрам семи различных объектов, объединяющих ГГК лессовых и глинистых грунтов, донные речные и озерные глинистые осадки, и получение основных статистических показателей являются основой для выявления общих и специфических микроструктурных особенностей исследованных группировок, что отражает условия их формирования.
3. Прогнозная роль микроструктуры лессовых и глинистых грунтов при их инженерно-геологической оценке заключается в том, что ее параметры оказывают влияние на физико-химические и прочностные свойства, что подтверждается данными проведенного лабораторного эксперимента и результатами количественных характеристик их взаимосвязей: пластичность, набухание и усадка имеют собственные факторы влияния; сцепление
определяется параметрами микроструктуры, связанными со степенью агрегированности, величиной реальной глинистости и содержанием первичных мелкопылеватых частиц и крупнопылеватых агрегатов.
Практическое значение работы. Полученные комплексные данные о параметрах микроструктуры и некоторых свойствах лессовых и глинистых грунтов юга Восточной Сибири и сопредельных территорий (на примере ключевых участков), количественная оценка их взаимосвязей и реализация возможностей нового метода «Микроструктура» подтверждают практическое значение выполненных исследований и позволяют рекомендовать указанный метод к использованию при инженерно-геологических исследованиях как научного, так и производственного (инженерно-геологические изыскания) характера. Представленные материалы могут быть использованы в учебном процессе (курс «Грунтоведение» для студентов и аспирантов) при подготовке специалистов в области инженерной геологии и грунтоведения.
Апробация работы. Основные положения и отдельные вопросы докладывались и обсуждались на следующих научных и научно-практических конференциях: научно-технической конференции факультета геологии, геоинформатики и геоэкологии «Геология, поиски и разведка полезных ископаемых и методы геологических исследований» (Иркутск, ИрГТУ, 2002); Всероссийской научно-технической конференции «Геонауки» факультета геологии, геоинформатики и геоэкологии «Геолог�
- Вашестюк, Юлия Владимировна
- кандидата геолого-минералогических наук
- Иркутск, 2014
- ВАК 25.00.08
- Химический состав и физико-химические свойства дисперсных грунтов как критерий их инженерно-геологической оценки
- Лёссовые грунты территории города Иркутска и оценка их просадочности
- Влияние параметров состава и условий нагружения на динамическую устойчивость песчаных и глинистых грунтов
- Дешифрирование физико-механических свойств грунтов по цифровым изображениям при механических воздействиях на грунтовые основания
- Распределение микроэлементов в дисперсных грунтах ключевых участков юга Восточной Сибири